CN108641662A - 一种低软化点防水透湿tpu热熔胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及TPU胶黏剂领域,具体涉及一种低软化点防水透湿TPU热熔胶及其制备方法,所述低软化点防水透湿TPU热熔胶按重量份数计,包括下述组分:多元醇A 20‑70份、多元醇B 20‑70份、二异氰酸酯10‑28份、扩链剂2‑8份、单羟基醇0‑2.5份和助剂0‑3份。该制备方法为采用一步法或两步法挤出工艺合成TPU产品,或采用预聚体法合成聚氨酯预聚体,再经扩链剂扩链得到TPU产品。本发明制备的TPU热熔胶具有防水透湿性能,耐水压>4000mmH2O,透湿量>2000g/m2·24h,流出起始温度≤120℃,粘结强度高,可应用于服装织物等的贴合领域,且制备方法简单,工艺参数易于控制,可规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及TPU胶黏剂领域,尤其涉及一种低软化点防水透湿TPU热熔胶及其制备方法。
背景技术
聚氨酯胶粘剂以其优良的粘接性、突出的弹性、耐磨性、耐低温等特性得到了迅速的发展,已广泛用于制鞋、包装、木材加工、汽车、轻纺、机电、航天航空等工业部门中。目前市场上的聚氨酯胶粘剂大都为双组分及单组分溶液型,它们往往要耗费大量的有机溶剂,生产成本高;而且会造成环境污染,影响人身健康。随着环保法的日趋严格和人们环保意识的不断增强,环保型胶粘剂已成为合成胶粘剂发展的主流;热塑性聚氨酯热熔胶就是一类无溶剂、无污染的环保型胶粘剂,越来越受到人们的青睐。TPU热熔胶结构主要是由软硬段构成。由软硬段构成的具有独特的耐腐蚀、耐水解、抗挠曲和良好的粘接性,在特种高分子材料方面具有重要地位,其结构中既含有羰基又含有氨基可以和许多极性基团相互作用,形成氢键,因此具有极其优良的吸附粘接力。热熔胶膜具有韧性较好、较大的断裂伸长率和回弹等性能,因而被广泛地应用于木材、电子电器、汽车内饰制造、服装鞋材等领域。目前,国内所使用的主要以进口为主,如中国台湾公司生产的TPU热熔胶、德国拜耳、巴斯夫、美国路博润等公司生产的热熔胶膜用在国内占据较大的市场份额。而国内在此方面开展工作的研究单位不是很多,生产量很小,而且存在着批次间不稳定性等问题。
随着社会的进步和人们生活水平的提高,各种形式的户外活动开展的如火如荼,在服装和户外用品等行业对材料的防水和透气性都有一定的要求。由于TPU弹性体由硬段和软段组成,沿着大分子链交替排列,硬段为结晶相,具有疏水性,能阻止水滴的通过,起到防水的作用;特殊结构的软段具有亲水性,允许水蒸气大分子通过,通过薄膜两侧的水蒸气压差达到透湿的作用。这种TPU弹性体经过压延、流延或吹塑形成薄膜后,再与织物层热贴合,可形成防水透湿的可呼吸织物,广泛应用于织物贴合、服装行业等领域。但目前市场上的防水透湿TPU软化点较高,而服装织物的热贴合需要更低的温度,普通低温胶膜透湿量、防水性较差亦不能满足可呼吸面料的使用需求,因此本发明提供一种低软化点防水透湿TPU热熔胶及其制备方法,满足服装、透湿织物贴合等领域对TPU热熔胶材料的需求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低软化点防水透湿TPU热熔胶及其制备方法,本发明制备的TPU热熔胶具有防水透湿性能,耐水压> 4000mmH2O,透湿量>2000g/m2·24h,流出起始温度≤120℃,粘结强度高,可广泛应用于服装织物等的贴合领域,且制备方法简单,工艺参数易于控制,可规模化生产。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下:一种低软化点防水透湿TPU 热熔胶,按重量份数计,包括以下组分:多元醇A 20-70份、多元醇B 20-70 份、二异氰酸酯10-28份、扩链剂2-8份、单羟基醇0-2.5份和助剂0-3份;
所述二异氰酸酯的物质的量为多元醇A、多元醇B和扩链剂中羟基物质的量之和的0.83-0.97倍;
所述二异氰酸酯和扩链剂的质量占总质量比例为13-35%。
在上述方案的基础上,本发明还可以做如下改进。
进一步,一种低软化点防水透湿TPU热熔胶,所述多元醇A为聚酯多元醇、聚醚多元醇中的一种或两种的混合物。
进一步,一种低软化点防水透湿TPU热熔胶,所述聚酯多元醇由一种或多种具有4-12个碳原子的二元羧酸或环状酸酐与至少一种具有2-6个碳原子的二元醇经酯化缩聚反应制备得到,其中环状酸酐包括脂肪族二元羧酸和芳香族二元羧酸。
具体的,聚酯多元醇是聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸乙二醇丁二醇酯二醇、聚己二酸己二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇己二醇酯二醇中一种或任意几种的混合物;所述聚醚多元醇为聚四氢呋喃二醇、聚氧化丙烯二醇、PO3G聚醚中的一种或任意几种的混合物。
进一步,一种低软化点防水透湿TPU热熔胶,所述多元醇A分子量为 600-3000g/mol,优选为600-2000g/mol。
进一步,一种低软化点防水透湿TPU热熔胶,所述多元醇B为分子量为 600-3000g/mol的聚乙二醇,优选分子量为650-2000g/mol的聚乙二醇。
进一步,一种低软化点防水透湿TPU热熔胶,所述单羟基醇在1大气压下沸点大于160℃。
进一步,一种低软化点防水透湿TPU热熔胶,所述在1大气压下沸点大于160℃的单羟基醇包括正十二醇、正十三醇、正十六醇、正十八醇、乙二醇单丁基醚和二甘醇单丁基醚中的一种或任意几种的混合物;
进一步,一种低软化点防水透湿TPU热熔胶,所述扩链剂为乙二醇、1,4- 丁二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、1,2-丙二醇、新戊二醇、甲基丙二醇、1,6-己二醇、1,3-丙二醇、一缩二丙二醇、二缩三丙二醇、丁基乙基丙二醇、二乙基戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,3-丁二醇、1,2-丁二醇、2,3- 丁二醇、三甲基戊二醇、1,5-戊二醇、1,2-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、十二碳二醇、1,4-二羟甲基环己烷、1,4-环己二醇、对苯二酚二羟乙基醚、 1,4-环己烷二胺、二氨基二环己基甲烷、三甲基己二胺、二甲基二氨基二环己基甲烷中的至少一种,优选为乙二醇、1,4-丁二醇、一缩二乙二醇、1,6- 己二醇、1,3-丙二醇、一缩二丙二醇、1,5-戊二醇、1,4-环己烷二胺中的一种或任意几种的混合物。
所述二异氰酸酯为脂肪族、脂环族和芳香族二异氰酸酯中的一种或任意几种的混合物,优选为,甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、1,4-环己烷二异氰酸酯、苯二亚甲基二异氰酸酯、环己烷二亚甲基二异氰酸酯、三甲基-1,6-六亚甲基二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯、二甲基联苯二异氰酸酯、甲基环己基二异氰酸酯、二甲基二苯基甲烷二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯中的至少一种,更优选甲苯二异氰酸酯、二甲基二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和对苯二异氰酸酯中的一种或任意几种的混合何物。
所述助剂为抗氧化剂、润滑剂和光稳定剂中的一种或任意几种的混合物。具体的,抗氧剂优选为抗氧剂1010、抗氧剂168、抗氧剂B215、抗氧剂 1076、抗氧剂1098中的任意一种或几种的混合物;润滑剂优选为硬脂酸酰胺、油酸酰胺、芥酸酰胺中的一种或任意几种的混合物;光稳定剂优选为光稳定剂770、光稳定剂783、光稳定剂944、光稳定剂622中的一种或任意几种的混合物。
本发明还提供一种低软化点防水透湿热熔胶的制备方法,包括以下步骤:
步骤1:按重量份数计,取多元醇A 20-70份、多元醇B 20-70份、二异氰酸酯10-28份、扩链剂2-8份、单羟基醇0-2.5份和助剂0-3份;
步骤2:将步骤1所述多元醇A、多元醇B、二异氰酸酯、扩链剂、单羟基醇和助剂混合均匀后浇注在双螺杆挤出机反应器中,在140-250℃的挤出温度、4-7Mpa的挤出压力下进行反应,经水下连续造粒,熟化后得到低软化点防水透湿TPU热熔胶产品。
进一步,步骤2还可以采用如下方法:将步骤1所述多元醇A、多元醇 B、二异氰酸酯、扩链剂、单羟基醇和助剂混合均匀,浇注到带有加热***的传送带上,经过烘道熟化、粉碎,然后将粉碎料加入双螺杆挤出机中进行挤出,经水下连续造粒,熟化后得到低软化的防水透湿TPU热熔胶产品。
本发明的有益效果是:本发明提供了一种低软化点防水透湿热熔胶及其制备方法,本发明方法中采用聚乙二醇与聚酯多元醇混合软段共聚的方法,降低了TPU热熔胶的软化点,同时聚乙二醇的引入提高了此TPU热熔胶的透湿性,并且通过对于异氰酸酯指数和扩链系数的调控保持了TPU热熔胶的机械强度和粘结强度,本发明制备的TPU热熔胶耐水压>4000mmH2O,透湿量> 2000g/m2·24h,流出起始温度≤120℃,具有较好的防水透湿性和较低的热活化温度,可广泛应用于防水透湿织物、服装户外装备、低温贴合等领域。另外本发明提供的低软化点防水透湿TPU热熔胶的制备方法简单,反应条件温和,无溶剂参与,绿色环保,工艺参数易于控制,能规模化生产。
具体实施方式
以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述,所举实例只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。
本发明实施例中所用抗氧剂1076、抗氧剂B215、抗氧剂1010、抗氧剂 1098、抗氧剂168、光稳定剂770、光稳定剂783、光稳定剂622、光稳定剂 944均购自巴斯夫有限公司。
实施例1:
一种低软化点防水透湿TPU热熔胶的制备,具体包括以下步骤:
步骤1:按重量份数计,取分子量为1000g/mol的聚己二酸丁二醇酯二醇35份、分子量为1000g/mol的聚乙二醇35份、1,4-丁二醇3.86份、二苯基甲烷二异氰酸酯26.14份、正十六醇0.5份、抗氧剂1076 0.3份、润滑剂芥酸酰胺0.35份和光稳定剂770 0.15份;
步骤2:将上述原料混合均匀后浇注在双螺杆挤出机反应器中,在 120-220℃的挤出温度、4-7Mpa的挤出压力下进行反应,经水下连续造粒,熟化后得到低软化点防水透湿TPU热熔胶产品。
实施例2:
步骤1:按重量份数计,取分子量为1000g/mol的聚己二酸丁二醇酯二醇34份、分子量为2000g/mol的聚乙二醇34份、1,4-丁二醇5.65份、二苯基甲烷二异氰酸酯26.35份、正十八醇0.2份、抗氧剂B215 0.4份、润滑剂硬脂酸酰胺0.45份和光稳定剂783 0.1份,混合均匀;
步骤2:将上述原料混合均匀后浇注在双螺杆挤出机反应器中,在 120-220℃的挤出温度、4-7Mpa的挤出压力下进行反应,经水下连续造粒,熟化后得到低软化点防水透湿TPU热熔胶产品。
实施例3:
步骤1:按重量份数计,取分子量为600g/mol的聚己二酸丁二醇酯二醇 40份、分子量为1000g/mol的聚乙二醇30份、1,4-丁二醇3份、二苯基甲烷二异氰酸酯28.06份、乙二醇单丁醚1份、抗氧剂1010 0.15份、芥酸酰胺0.15份和光稳定剂622 0.1份,混合均匀;
步骤2:将上述原料混合均匀后浇注在双螺杆挤出机反应器中,在 120-220℃的挤出温度、4-7Mpa的挤出压力下进行反应,经水下连续造粒,熟化后得到低软化点防水透湿TPU热熔胶产品。
实施例4:
步骤1:按重量份数计,取分子量为2000g/mol的聚己二酸丁二醇酯二醇20份、分子量为2000g/mol的聚乙二醇45份、1,4-丁二醇7.25份、二苯基甲烷二异氰酸酯27.75份,抗氧剂1098 0.45份、硬脂酸酰胺0.3份和光稳定剂944 0.15份,混合均匀;
步骤2:将上述混合均匀后,浇注到带有加热***的传送带上,经过烘道熟化,再破碎,然后将粉碎料加热双螺杆挤出机中进行挤出,经水下连续造粒,熟化后得到低软化的防水透湿TPU热熔胶产品。
实施例5:
步骤1:按重量份数计,取分子量为900g/mol的聚己二酸丁二醇酯二醇 30份、分子量为1200g/mol的聚乙二醇40份、二苯基甲烷二异氰酸酯13.1 份,抗氧剂168 0.2份、芥酸酰胺0.15份和光稳定剂770 0.12份混合均匀, 70℃下搅拌反应2h,制备聚氨酯预聚体,然后加入1,4-丁二醇3.86份和二苯基甲烷二异氰酸酯13份混合均匀,;
步骤2:将上述原料混合均匀后浇注在双螺杆挤出机反应器中,在 120-220℃的挤出温度、4-7Mpa的挤出压力下进行反应,经水下连续造粒,熟化后得到低软化点防水透湿TPU热熔胶产品。
实施例6:
步骤1:按重量份数计,取分子量为1500g/mol的聚己二酸丁二醇酯二醇25份、分子量为1000g/mol的聚乙二醇45份、1,4-丁二醇4.2份、二苯基甲烷二异氰酸酯25.8份、二甘醇单丁醚0.8份、抗氧剂10100.4份、油酸酰胺0.2份和光稳定剂783 0.2份,混合均匀;
步骤2:将将上述原料混合均匀后浇注在双螺杆挤出机反应器中,在120-220℃的挤出温度、4-7Mpa的挤出压力下进行反应,经水下连续造粒,熟化后得到低软化点防水透湿TPU热熔胶产品。
实施例1-6制备的低软化点防水透湿TPU热熔胶的性能测试结果如表1 所示:
表1
从表1中性能数据可以看出,采用本发明的方法制备的TPU热熔胶硬度在70-80A的范围能保持有15-25MPa的拉伸强度,机械性能优异,并且流出开始温度均低于100℃,通常情况下,Tfb低于100℃就属于低温热熔胶,而本发明的热熔胶Tfb相对更低,流出起始温度的高低一般都是去用软化点去表述,说明本发明实施例的热熔胶软化点较低;其次,本发明实施例中的热熔胶环球软化点较低,通常环球软化点低于130就属于低软化点材质,综合来看,本实施例的热熔胶属于低软化点热熔胶,其热活化温度和热贴合温度低。在服装领域应用,贴合温度一般要低于120℃,即Tfb和软化点必须要低于120℃才能进行低温贴合,因此,本发明实施例制备的热熔胶适用于低温贴合和服装织物等的贴合,透湿量均大于3000g/m2·24h,与普通TPU热熔胶如H680相比透湿量提高数倍,耐静水压均大于4000mmH2O,防水透湿性能明显改善,可满足服装、防水透湿织物、户外产品等的使用需求。
另外,发明提供的低软化点防水透湿TPU热熔胶的制备方法简单,无溶剂参与,无毒环保,工艺参数方便控制,可规模化生产。
以上所述仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种低软化点防水透湿TPU热熔胶,其特征在于,按重量份数计,包括以下组分:多元醇A 20-70份、多元醇B 20-70份、二异氰酸酯10-28份、扩链剂2-8份、单羟基醇0-2.5份和助剂0-3份;
所述二异氰酸酯的物质的量为多元醇A、多元醇B和扩链剂中羟基物质的量之和的0.83-0.97倍;
所述二异氰酸酯和扩链剂的质量占总质量13-35%。
2.根据权利要求1所述的一种低软化点防水透湿TPU热熔胶,其特征在于,所述多元醇A为聚酯多元醇、聚醚多元醇中的一种或两种的混合物。
3.根据权利要求2所述的一种低软化点防水透湿TPU热溶胶,其特征在于,所述聚酯多元醇由一种或多种具有4-12个碳原子的二元羧酸或环状酸酐与至少一种具有2-6个碳原子的二元醇经酯化缩聚反应制备得到。
4.根据权利要求1所述的一种低软化点防水透湿TPU热熔胶,
其特征在于,所述多元醇A分子量为600-3000g/mol。
5.根据权利要求1所述的一种低软化点防水透湿TPU热熔胶,其特征在于,所述多元醇B为分子量为600-3000g/mol的聚乙二醇。
6.根据权利要求1所述的一种低软化点防水透湿TPU热熔胶,其特征在于,所述单羟基醇在1大气压下沸点大于160℃。
7.根据权利要求6所述的一种低软化点防水透湿TPU热熔胶,其特征在于,所述在1大气压下沸点大于160℃的单羟基醇包括正十二醇、正十三醇、正十六醇、正十八醇、乙二醇单丁基醚和二甘醇单丁基醚中的一种或任意几种的混合物。
8.根据权利要求1所述的一种低软化点防水透湿热熔胶,其特征在于,所述扩链剂为乙二醇、1,4-丁二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、1,2-丙二醇、新戊二醇、甲基丙二醇、1,6-己二醇、1,3-丙二醇、一缩二丙二醇、二缩三丙二醇、丁基乙基丙二醇、二乙基戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,3-丁二醇、1,2-丁二醇、2,3-丁二醇、三甲基戊二醇、1,5-戊二醇、1,2-戊二醇、2-乙基-1,3-己二醇、十二碳二醇、1,4-二羟甲基环己烷、1,4-环己二醇、对苯二酚二羟乙基醚、1,4-环己烷二胺、二氨基二环己基甲烷、三甲基己二胺、二甲基二氨基二环己基甲烷中的一种或任意几种的混合物;
所述二异氰酸酯为脂肪族、脂环族和芳香族二异氰酸酯中的一种或任意几种的混合物;
所述助剂为抗氧化剂、润滑剂和光稳定剂中的一种或任意几种的混合物。
9.一种如权利要求1-8所述的低软化点防水透湿热熔胶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1:按重量份数计,取多元醇A 20-70份、多元醇B 20-70份、二异氰酸酯10-28份、扩链剂2-8份、单羟基醇0-2.5份和助剂0-3份;
步骤2:将步骤1所述多元醇A、多元醇B、二异氰酸酯、扩链剂、单羟基醇和助剂混合均匀后浇注在双螺杆挤出机反应器中,在140-250℃的挤出温度、4-7Mpa的挤出压力下进行反应,经水下连续造粒,熟化后得到低软化点防水透湿TPU热熔胶产品。
10.根据权利要求9所述的低软化点防水透湿热熔胶的制备方法,其特征在于,步骤2还可以采用如下方法:将步骤1所述多元醇A、多元醇B、二异氰酸酯、扩链剂、单羟基醇和助剂混合均匀,浇注到带有加热***的传送带上,经过烘道熟化、粉碎,然后将粉碎料加入双螺杆挤出机中进行挤出,经水下连续造粒,熟化后得到低软化的防水透湿TPU热熔胶产品。
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